(57)【要約】【課題】低コスト化と精度の高い位置決めとの両立が可能な可変動弁装置を提供すること。【解決手段】本発明は、カムシャフト１０と、カムシャフト１０の軸方向に摺動可能に配置され、カムシャフト１０と対向する面１２ａに溝２６が設けられたカムピース１２と、カムシャフト１０の径方向に付勢され溝に係合するロックボール３２ａと、を具備し、溝２６は、溝２６の最深部２６ａを基準にカムシャフト１０の径方向に対して非対称な形状を有する可変動弁装置である。可変動弁装置である。【選択図】図１
2013189881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフトと、
前記カムシャフトの軸方向に摺動可能に配置され、前記カムシャフトと対向する面に凹部が設けられたカムピースと、
前記カムシャフトの径方向に付勢され前記凹部に係合する第１ロックボールと、を具備し、
前記凹部は、前記凹部の最深部を基準に前記カムシャフトの径方向に対して非対称な形状を有することを特徴とする可変動弁装置。
【請求項２】
前記凹部はテーパ形状を有し、
前記カムシャフトの一端側における前記最深部から前記カムシャフトと対向する面までの距離は、前記カムシャフトの他端側における前記最深部から前記カムシャフトと対向する面までの距離と異なることを特徴とする請求項１記載の可変動弁装置。
【請求項３】
前記凹部に係合し、前記第１ロックボールより小さい第２ロックボールと、
前記カムシャフトに設けられ、一端には前記第１ロックボールが設けられ他端には前記第２ロックボールが設けられ、前記第１ロックボールを前記カムシャフトの径方向に付勢し、前記第２ロックボールを前記第１ロックボールとは反対の方向に付勢する弾性体と、を具備し、
前記凹部の形状は前記カムシャフトを挟んで点対称であることを特徴とする請求項１又は２記載の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に装着される吸気弁又は排気弁を駆動するカムピースの作用角を可変制御する可変動弁装置が知られている。例えば特許文献１及び２にはカムピースの外周に設けられた溝にピンを挿入することにより、カムピースをカムシャフトに沿って摺動する技術が開示されている。摺動によりカムピースのカムプロフィールが切り替わり、カムピースの作用角が変更される。従って、複数のバルブタイミング及びバルブリフトが選択可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−８９２８号公報
【特許文献２】特表２００６−５２０８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
可変動弁装置においては、カムピースの位置決めを精度高く行うことが要求される。従って、カムピース、カムシャフト、ピン等、可変動弁装置の部品には非常に高い寸法精度が要求されている。しかし、寸法精度の向上によりコストが高くなる。本発明は上記課題に鑑み、低コスト化と精度の高い位置決めとの両立が可能な可変動弁装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、カムシャフトと、前記カムシャフトの軸方向に摺動可能に配置され、前記カムシャフトと対向する面に凹部が設けられたカムピースと、前記カムシャフトの径方向に付勢され前記凹部に係合する第１ロックボールと、を具備し、前記凹部は、前記凹部の最深部を基準に前記カムシャフトの径方向に対して非対称な形状を有する可変動弁装置である。
【０００６】
上記構成において、前記凹部はテーパ形状を有し、前記カムシャフトの一端側における前記最深部から前記カムシャフトと対向する面までの距離は、前記カムシャフトの他端側における前記最深部から前記カムシャフトと対向する面までの距離と異なる構成とすることができる。
【０００７】
上記構成において、前記凹部に係合し、前記第１ロックボールより小さい第２ロックボールと、前記カムシャフトに設けられ、一端には前記第１ロックボールが設けられ他端には前記第２ロックボールが設けられ、前記第１ロックボールを前記カムシャフトの径方向に付勢し、前記第２ロックボールを前記第１ロックボールとは反対の方向に付勢する弾性体と、を具備し、前記凹部の形状は前記カムシャフトを挟んで点対称である構成とすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、低コスト化と精度の高い位置決めとの両立が可能な可変動弁装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は実施例１に係る可変動弁装置を例示する側面図である。図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａに沿った断面図である。
【図２】図２（ａ）から図２（ｆ）はカムピースの位置決めを例示する図である。
【図３】図３（ａ）は実施例２に係る可変動弁装置を例示する断面図である。図３（ｂ）は溝を抜き出した図である。
【図４】図４（ａ）から図４（ｃ）はカムピースの位置決めを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１１】
実施例１はロックボールを用いてカムピースの位置を調整する例である。図１は実施例１に係る可変動弁装置１００を例示する側面図である。図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａに沿った断面図である。
【００１２】
図１に示すように、可変動弁装置１００は、カムシャフト１０、カムピース１２、ロッカーアーム２０、及びピン２４を含む。カムピース１２は、カムシャフト１０の外周面に設けられ、カムシャフト１０と共に回転可能で、かつカムシャフト１０の軸方向（図中の左右方向）に摺動可能である。カムピース１２のカムロブ１４及び１６がロッカーアーム２０のローラー２２に当接することにより、バルブ２３が開閉する。ピン２４は、例えば不図示のソレノイドへの通電により制御され、カムシャフト１０の径方向（図中の上下方向）に駆動し、カムピース１２の外周に設けられた螺旋溝１８に係合する。カムピース１２が回転すると、ピン２４が螺旋溝１８の側壁と当接することにより、カムピース１２が図１（ａ）中の左方向に摺動する。これにより、カムロブ１６はロッカーアーム２０に当接する。つまりカムロブの切り替えが行われる。
【００１３】
図１（ｂ）においては、ロッカーアーム２０、バルブ２３及びピン２４は省略している。カムピース１２のカムシャフトと対向する面（内周面）１２ａには、内周面を一周するように溝２６及び２８（凹部）が設けられている。溝２６及び２８は、軸方向に沿って配置されている。溝２６及び２８の形状については後述する。カムシャフト１０には径方向に開口する開口部１１が設けられている。開口部１１の底面にはスプリング３０が設けられている。スプリング３０の一端にはロックボール３２ａ（第１ロックボール）が設けられている。ロックボール３２ａはスプリング３０により径方向に付勢され、溝２６に係合している。カムピース１２が左方向に摺動すると、ロックボール３２ａは溝２６から離脱し、溝２８に係合する。ロックボール３２ａが溝２６又は２８に係合することにより、カムピース１２は固定される。
【００１４】
カムシャフト１０の端部１０ａ（一端）は例えば車両のリア側に位置し、端部１０ｃ（他端）は例えばフロント側に位置する。カムシャフト１０の軸方向に沿って、端部１０ａ方向を方向Ｂとし、端部１０ｂ方向を方向Ｃとする。可変動弁装置１００の組み付け時における、カムピース１２の位置決めについて説明する。
【００１５】
図２（ａ）から図２（ｆ）はカムピース１２の位置決めを例示する図である。スプリング３０は省略しているが、各図においてロックボール３２ａ及び３２ｂはスプリング３０により付勢されている。
【００１６】
図２（ａ）から図２（ｃ）はカムピース１２を方向Ｂ（図中の右方向）に移動させる例である。図２（ａ）に示すように、溝２６は、径方向に沿って面１２ａから離れるに従い幅が小さくなるようなテーパ形状を有しており、例えばＶ字状である。Ｖ字の頂点が面１２ａから見た溝２６の最深部２６ａとなる。最深部２６ａから方向Ｂ側（図１（ｂ）の端部１０ａ側）における面１２ａまでの距離Ｌ１と、方向Ｃ側（図１（ｂ）の端部１０ｂ側）における面１２ａまでの距離Ｌ２とは異なっており、距離Ｌ１は距離Ｌ２より大きい。つまり、溝２６は最深部２６ａを基準にカムシャフト１０の径方向に対して非対称な形状を有する。溝２６の最深部２６ａより方向Ｂ側の領域を領域２６ｂ、方向Ｃ側の領域を領域２６ｃとする。角度θについては後述する。
【００１７】
図２（ａ）に示すように、溝２６にはロックボール３２ａが係合している。このときロックボール３２ａは、溝２６の領域２６ｂ、及び方向Ｃ側の領域２６ｃの両方に当接している。図２（ｂ）に示すように、ロックボール３２ａを、ロックボール３２ａより直径の小さいロックボール３２ｂに取り替える。ロックボール３２ｂは領域２６ｂに当接するが、領域２６ｃには当接しない。ロックボール３２ｂは径方向に付勢されているため、図２（ｂ）に矢印で示すようにロックボール３２ｂと領域２６ｂとの接点においてカムピース１２を方向Ｂに移動させる力が生じる。図２（ｃ）に示すように、カムピース１２は距離Ｌ３だけ方向Ｂに移動する。ロックボール３２ｂは領域２６ｂ及び２６ｃに当接し、溝２６に係合する。
【００１８】
図２（ｄ）から図２（ｆ）はカムピースを方向Ｃ（図中の左方向）に移動させる例である。図２（ｄ）に示すように、溝２６にはロックボール３２ｂが係合している。図２（ｅ）に示すように、ロックボール３２ｂをロックボール３２ａに取り替える。ロックボール３２ａは領域２６ｃに当接し、領域２６ｂには当接しない。矢印で示すように、ロックボール３２ａと領域２６ｃとの接点においてカムピース１２を方向Ｃに移動させる力が生じる。図２（ｆ）に示すように、カムピース１２は距離Ｌ３だけ方向Ｃに移動する。
【００１９】
このように、ロックボール３２ａ及び３２ｂのように大きさの異なるロックボールを、非対称な形状を有する溝２６に係合させることにより、カムピース１２の位置決めが可能となる。このため、例えばカムピース１２、螺旋溝１８、ロッカーアーム２０、及びピン２４等のような可変動弁装置１００の部品の寸法にばらつきがある場合でも、カムピース１２の位置決めを精度高く行うことができる。また図２（ａ）から図２（ｆ）に示した方法により位置決めが可能な範囲であれば、部品の寸法精度を低下させてもよい。従って、可変動弁装置１００の低コスト化が可能となる。
【００２０】
溝２８は例えば溝２６と同じ形状を有している。このため溝２６の例と同様に溝２８を用いて位置決めが可能である。ただし、溝２８の形状は溝２６と異なってもよい。最深部２６ａにおける領域２６ｂと領域２６ｃとの間の角度θ、並びにロックボール３２ａ及び３２ｂの大きさ及び寸法精度を変更することにより、位置決めの精度を任意に定めることができる。また組み付け時に大きさの異なる３つ以上のロックボールを用いて位置決めを行ってもよい。
【実施例２】
【００２１】
実施例２は弾性体の両端にロックボールを連結した例である。まず、ロックボールの大きさを変更することにより生じうる問題について説明する。
【００２２】
図１（ｂ）のような場合、スプリング３０の長さは、スプリング３０に連結されるロックボールの大きさにより変動する。例えば大きなロックボール３２ａを連結した場合は小さなロックボール３２ｂを連結した場合より、スプリング３０の長さは小さくなる。このためスプリング３０に加わる荷重は増加する。この結果、カムピース１２の摺動時のフリクションが増加する。小さなロックボール３２ｂを連結した場合は大きなロックボール３２ａを連結した場合よりスプリング３０の長さは大きくなる。スプリング３０に加わる荷重は小さくなるため、スプリング３０の径方向への付勢力も小さくなる。この結果、例えば振動等によりカムピース１２の位置がずれる可能性がある。
【００２３】
図３（ａ）は実施例２に係る可変動弁装置２００を例示する断面図である。図３（ａ）に示すように、カムシャフト１０の径方向であって、図３（ａ）中の上方向を方向Ｄ、方向Ｄとは反対の方向を方向Ｅとする。カムシャフト１０には、カムシャフト１０を径方向に貫通する貫通孔１３が設けられている。貫通孔１３内にスプリング３０が設けられ、カムシャフト１０に固定されている。スプリング３０の一端にはロックボール３２ａ（第１ロックボール）が設けられ、他端にはロックボール３２ｂ（第２ロックボール）が設けられている。スプリング３０はロックボール３２ａを方向Ｄに付勢し、ロックボール３２ｂを方向Ｅに付勢する。
【００２４】
図３（ｂ）は溝２６を抜き出した図である。図３（ｂ）に示すように、方向Ｄ側における溝２６は図２（ａ）の例と同様の形状である。つまり距離Ｌ１は距離Ｌ２より大きい。方向Ｅ側における溝２６の最深部２６ａから方向Ｂ側における面１２ａまでの距離はＬ１であり、方向Ｃ側における面１２ａまでの距離はＬ２である。角度θは方向Ｄ及びＥのどちらにおいても同じである。このように、溝２６の形状はカムシャフト１０を挟んで点対称である。基準となる点は、方向Ｄ側及び方向Ｅ側の各最深部２６ａを結ぶ直線の中点Ｆに位置する。なお溝２６の方向Ｅ側において、最深部２６ａより方向Ｂ側の領域を領域２６ｄ、方向Ｃ側の領域を領域２６ｅとする。
【００２５】
図４（ａ）から図４（ｃ）はカムピース１２の位置決めを例示する図である。図４（ａ）に示すように方向Ｄ側においてロックボール３２ｂは溝２６に係合し、方向Ｅ側においてロックボール３２ａは溝２６に係合している。このときスプリング３０の長さはＬ４である。ロックボール３２ａとロックボール３２ｂとを入れ替える。
【００２６】
図４（ｂ）に示すように、方向Ｄに付勢されているロックボール３２ａが溝２６の領域２６ｃに当接する。これは図２（ｅ）と同じである。方向Ｅに付勢されているロックボール３２ｂは溝２６の領域２６ｅに当接する。図４（ｂ）に矢印で示すように、ロックボール３２ａと領域２６ｃとの接点、及びロックボール３２ｂと領域２６ｅとの接点において、カムピース１２に方向Ｃを向く力が加わる。図４（ｃ）に示すようにカムピース１２は方向Ｃに移動する。ロックボール３２ａ及び３２ｂは溝２６に係合する。図４（ｃ）においてスプリング３０の長さはＬ４であり、図４（ａ）における長さと等しい。図示は省略するが、カムピース１２を方向Ｂに移動させたい場合は、図４（ｃ）においてロックボール３２ａ及び３２ｂと入れ替えればよい。
【００２７】
実施例２によれば、ロックボール３２ａ及び３２ｂを入れ替えることによりカムピース１２の位置決めが可能である。スプリング３０に連結されるロックボールの直径の合計は変わらない。従って、スプリング３０の長さは変化せず、スプリング３０に加わる荷重も一定である。従って、荷重の増加に伴うフリクション、及び荷重の低下に伴うカムピース１２の位置ずれが抑制される。溝２８は例えば溝２６と同じ形状であるため、図４（ａ）から図４（ｃ）に示した例と同様に溝２８を用いてカムピース１２の位置決めが可能である。溝２６の形状は、カムシャフト１０を挟んで厳密に点対称でなくてもよく、位置決めが可能な形状であればよい。
【００２８】
なお溝の数は２つとしたが、３つ以上でもよい。切り替え可能なカムプロフィールの数に応じて溝の数は変更可能である。溝２６及び２８は、テーパ形状以外に、ロックボール３２ａ及び３２ｂが係合するような形状を有してもよい。ただし、位置決めを効果的に行うためには、溝２６及び２８はカムピース１２の面１２ａから径方向に向かって幅の小さくなるようなテーパ形状を有することが好ましい。溝２６及び２８は、Ｖ字状以外に、例えばＵ字状等でもよい。スプリング３０以外の弾性体、又は弾性体以外であってもロックボール３２ａ及び３２ｂを付勢する手段を用いることができる。
【００２９】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１０                          カムシャフト
１２                          カムピース
１２ａ                        面
１４、１６                    カムロブ
２６、２８                    溝
２６ａ                        最深部
２６ｂ、２６ｃ                領域
３０                          スプリング
３２ａ、３２ｂ                ロックボール
１００、２００                可変動弁装置
【図１】
2013189881.tif 000003
【図２】
2013189881.tif 000004
【図３】
2013189881.tif 000005
【図４】
2013189881.tif 000006